Atrapamiento cuántico macroscópico

En mecánica cuántica , el autoatrapamiento cuántico macroscópico se produce cuando dos condensados ​​de Bose-Einstein débilmente unidos por una barrera de energía que las partículas pueden atravesar mediante un túnel , pero que, no obstante, terminan con un número medio de bosones mayor en un lado de la unión que en el otro. La unión de dos condensados ​​de Bose-Einstein es en su mayor parte análoga a una unión de Josephson , que está formada por dos superconductores unidos por una barrera no conductora. Sin embargo, las uniones de Josephson superconductoras no muestran autoatrapamiento cuántico macroscópico y, por tanto, el autotunelaje cuántico macroscópico es una característica distintiva de las uniones de condensados ​​de Bose-Einstein. El autoatrapamiento se produce cuando la energía de autointeracción entre los bosones es mayor que un valor crítico llamado . ^{[1] [2]} ${\displaystyle \Lambda }$ ${\displaystyle \Lambda _{c}^{\text{MJJ}}}$ $${\displaystyle \Lambda _{c}^{\text{MJJ}}={\frac {1+{\sqrt {1-z(0)^{2}}}\cos(\theta (0)+\theta _{\text{A-C}})}{z(0)^{2}/2}}}$$

Se describió por primera vez en 1997. ^[3] Se ha observado en condensados ​​de Bose-Einsten de excitones-polaritones , ^[4] y se ha predicho para un condensado de magnones . ^[1]

Si bien la tunelización de una partícula a través de barreras prohibidas clásicamente se puede describir mediante la función de onda de la partícula , esto simplemente proporciona la probabilidad de tunelización. Aunque varios factores pueden aumentar o disminuir la probabilidad de tunelización, no se puede estar seguro de si se producirá o no.

Cuando se colocan dos condensados ​​en un pozo de doble potencial y las diferencias de fase y población son tales que el sistema está en equilibrio , la diferencia de población permanecerá fija. Una conclusión ingenua es que no hay efecto túnel en absoluto y que los bosones están realmente "atrapados" en un lado de la unión. Sin embargo, el autoatrapamiento cuántico macroscópico no descarta el efecto túnel cuántico ; más bien, solo se descarta la posibilidad de observarlo. En el caso de que una partícula haga un túnel a través de la barrera, otra partícula hace un túnel en la dirección opuesta. Debido a que en ese caso se pierde la identidad de las partículas individuales, no se puede observar efecto túnel y se considera que el sistema permanece en reposo .

Véase también

• Potencial de doble pozo
• Ecuación de Gross-Pitaevski

Referencias

1. Nakata, Kouki; van Hoogdalem, Kevin A.; Simon, Pascal; Loss, Daniel (15 de octubre de 2014). "Josephson y corrientes de espín persistentes en condensados ​​de Bose-Einstein de magnones". Physical Review B . 90 (14): 144419. arXiv : 1406.7004 . Bibcode :2014PhRvB..90n4419N. doi :10.1103/physrevb.90.144419. ISSN  1098-0121. S2CID  119214217.
2. Raghavan, S.; Smerzi, A.; Fantoni, S.; Shenoy, SR (1 de diciembre de 1998). "Oscilaciones coherentes entre dos condensados ​​de Bose-Einstein débilmente acoplados: efectos Josephson, oscilaciones π y autoatrapamiento cuántico macroscópico". Physical Review A . 59 (1). American Physical Society (APS): 620–633. arXiv : cond-mat/9706220 . doi :10.1103/physreva.59.620. ISSN  1050-2947. S2CID  119409305.
3. Smerzi, A.; Fantoni, S.; Giovanazzi, S.; Shenoy, SR (22 de diciembre de 1997). "Efecto túnel cuántico coherente atómico entre dos condensados ​​de Bose-Einstein atrapados". Physical Review Letters . 79 (25). American Physical Society (APS): 4950–4953. arXiv : cond-mat/9706221 . Código Bibliográfico :1997PhRvL..79.4950S. doi :10.1103/physrevlett.79.4950. ISSN  0031-9007. S2CID  14010446.
4. Abbarchi, M.; Amo, A.; Sala, VG; Solnyshkov, DD; Flayac, H.; Ferrier, L.; Sagnes, I.; Galopin, E.; Lemaître, A.; Malpuech, G.; Bloch, J. (21 de abril de 2013). "Autoatrapamiento cuántico macroscópico y oscilaciones de Josephson de polaritones de excitones". Nature Physics . 9 (5): 275–279. arXiv : 1212.5467 . Código Bibliográfico :2013NatPh...9..275A. doi :10.1038/nphys2609. ISSN  1745-2473. S2CID  118608301.